1 Вопросы к лабораторным работам по курсу физики "Молекулярная физика и термодинамика" лаб. 1-330, 331 1. 2. 3. 1. 2. 3. 4. 5. Лабораторная работа № 1-1 (ауд. 1-331) “Определение плотности жидкости и твердых тел при помощи пикнометра” (33-12) Вопросы к допуску: В чем суть пикнометрического метода определения плотности. Почему нужно вводить поправку при взвешивании в воздухе. Физический смысл плотности. Вопросы к защите: Идеальный газ. Основное уравнение МКТ. Вывод уравнения Клайперона − Менделеева. Закон Авогадро. Закон Дальтона. Изопроцессы. Уравнения изопроцессов. Графическое представление изопроцессов. Термодинамическая температура, ее связь с кинетической энергией движения молекул. Лабораторная работа № 1-4 (ауд. 1-331) “Определение молекулярной массы и плотности газа методом откачки” (33-35) Вопросы к допуску: 1. Молярная масса. Единица измерения молярной массы. 2. В чем заключается метод откачки для определения молярной массы газа. 3. Уравнение Клайперона − Менделеева. 1. 2. 3. 4. 5. Вопросы к защите: Идеальный газ. Основное уравнение МКТ. Вывод уравнения Клайперона − Менделеева. Закон Авогадро. Закон Дальтона. Изопроцессы. Уравнения изопроцессов. Графическое представление изопроцессов. Термодинамическая температура, ее связь с кинетической энергией движения молекул. Лабораторная работа № 2-1, 2-1' (ауд. 1-331) “Определение отношения теплоемкости газа при постоянном давлении к теплоемкости при постоянном объеме методом Клемана – Дезорма” (33-41) Вопросы к допуску: 1. Теплоемкость. Молярная теплоемкость. 2. Молярная теплоемкость газа при постоянном давлении и постоянном объеме. 3. Адиабатический процесс. Уравнение адиабатического процесса. Показатель адиабаты. 4. Гидростатическое давление. Вопросы к защите: 1. Теплоемкость тела. Удельная и молярная теплоемкости вещества и связь между ними. 2. Молярные теплоемкости газа при постоянном давлении и постоянном объеме. Вывод уравнения Майера. 3. Число степеней свободы. Закон Больцмана о равномерном распределении энергии по степеням свободы молекул. Связь молярных теплоемкостей идеальных газов при постоянном давлении и постоянном объеме с числом степеней свободы. 4. Адиабатический процесс. Вывод уравнения Пуассона. Адиабата. Показатель адиабаты. 5. Работа газа в адиабатическом процессе. 6. Внутренняя энергия идеального газа. Работа идеального газа. 7. Изохорный процесс. Изохоры. Молярная теплоемкость идеального газа в изохорном процессе. 8. Первое начало термодинамики и его применение к изопроцессам. 2 Лабораторная работа № 2-2, 2-2’ (ауд. 1-330) «Определение скорости звука и отношения теплоемкости газа при постоянном давлении к теплоемкости при постоянном объеме методом акустического резонанса» (33-41-1) Вопросы к допуску: 1. Теплоемкость. Молярная теплоемкость. 2. Молярная теплоемкость газа при постоянном давлении и постоянном объеме. Число степеней свободы. 4. Адиабатический процесс. Уравнение адиабатического процесса. Показатель адиабаты. 5. Резонанс. 6. Значение скорости звука в воздухе. Вопросы к защите: 1. Первое начало термодинамики и его применение к изопроцессам. 2. Внутренняя энергия идеального газа. 3. Число степеней свободы. Закон Больцмана о равномерном распределении энергии по степеням свободы молекул. Связь молярных теплоемкостей идеальных газов при постоянном давлении и постоянном объеме с числом степеней свободы. 4. Адиабатический процесс. Вывод уравнения Пуассона. Адиабата. Показатель адиабаты. 5. Работа газа в адиабатическом процессе. 6. Как определяется длина звуковой волны в данном процессе? 7. Почему можно применить уравнение адиабатического процесса к газу, в котором распространяется волна? 1. 2. 3. 4. 1. 2. 3. 4. 5. 6. 7. 8. 1. 2. 3. 4. 1. 2. 3. Лабораторная работа № 2-5 (ауд. 1-330) «Определение изменения энтропии в реальных системах» (33-24) Вопросы к допуску: Энтропия. Аддитивное свойство энтропии. Второе начало термодинамики и его физический смысл. Закон возрастания энтропии (неравенство Клаузиуса). Формула Больцмана. Физический смысл энтропии. Вопросы к защите: Приведенное количество теплоты. Энтропия. Единицы измерения. Физический смысл. Второе начало термодинамики (по Клаузиусу и Кельвину), его физический смысл. Закон возрастания энтропии (неравенство Клаузиуса). Микро- и макросостояния термодинамической системы. Статистический вес макросостояния. Формула Больцмана. Физический смысл энтропии. Третье начало термодинамики. Цикл. Тепловая и холодильная машина, их принцип действия и КПД. Цикл Карно. КПД цикла Карно. Теорема Карно. Вывод теоремы Карно. Лабораторная работа № 3-1 (ауд. 1-330) «Явление переноса. Теплопроводность газа» (33-19) Вопросы к допуску: Физический смысл коэффициента теплопроводности. Единица измерения. Теплопроводность. Уравнение теплопроводности. Градиент температуры. Какие величины необходимо определить экспериментально в работе для вычисления коэффициента теплопроводности? Вопросы к защите: Сущность явления теплопроводности. Уравнение теплопроводности (уравнение Фурье). Коэффициент теплопроводности. Формула для определения коэффициента теплопроводности в молекулярно-кинетической теории. От каких параметров (p, V, T) зависит коэффициент теплопроводности. 3 4. Что такое градиент температуры? Как он создается в данной работе. Лабораторная работа № 4-1 (ауд. 1-330) «Вязкость жидкости. Определение энергии активации» (33-22-1) Лабораторная работа № 4-2 (ауд. 1-331) «Определение коэффициента вязкости жидкости капиллярным вискозиметром» (33-22-2) Вопросы к допуску: 1. Что называется коэффициентом вязкости? В каких единицах измеряется? 2. От чего зависит коэффициент вязкости жидкости? 3. Энергия активации. Вопросы к защите: 1. Вязкость (внутреннее трение). Механизм ее возникновения. 2. Определение и физический смысл коэффициента динамической вязкости. От каких параметров он зависит. 3. Закон Ньютона для внутреннего трения. 4. Строение жидкости. Энергия активации. Закон Пуазейля. 5. Длина свободного пробега молекулы. Динамическая и кинематическая вязкости, связь между ними. 6. Число Рейнольдса. Ламинарное и турбулентное течение. 1. 2. 3. 4. 1. 2. 3. 4. 5. 6. 7. 8. 1. 2. 3. 4. 1. 2. 3. 4. 5. Лабораторная работа № 4-3 (ауд. 1-330) «Вязкость жидкости. Метод Стокса» (33-22-3) Вопросы к допуску: Что называется коэффициентом вязкости? В каких единицах измеряется? От чего зависит коэффициент вязкости жидкости? Какие силы действуют на шарик, падающий в жидкости? Каков характер движения шарика в вязкой жидкости? Вопросы к защите: Вязкость. Механизм ее возникновения. Определение и физический смысл коэффициента вязкости. От каких параметров он зависит. Динамическая и кинематическая вязкости, связь между ними. Строение жидкости. Энергия активации. От чего зависит сила внутреннего трения между слоями жидкости? Закон Ньютона для внутреннего трения. Характер движения шарика в вязкой среде. Вывод закона Ньютона из МКТ для внутреннего трения в газе. Динамическая вязкость идеального газа. Лабораторная работа № 4-4 «Определение коэффициента вязкости воздуха капиллярным методом» (33-3) Вопросы к допуску: Что называется коэффициентом вязкости? В каких единицах измеряется? От чего зависит коэффициент вязкости газов? Длина свободного пробега молекулы. В чем заключается капиллярный метод определения коэффициента вязкости газов? Вопросы к защите: Вязкость. Механизм ее возникновения. Сила внутреннего трения между слоями газа. Закон Ньютона для внутреннего трения. Вывод закона Ньютона на основе молекулярно-кинетической теории газа. Коэффициент вязкости, его физический смысл. От каких параметров он зависит. Средняя длина свободного пробега молекулы. Эффективное сечение молекулы. Связь средней длины свободного пробега молекулы с ее эффективным сечением. От чего зависит средняя длина свободного пробега молекулы. 4 6. Динамическая и кинематическая вязкости, связь между ними. 7. Закон Пуазейля. 8. Ламинарное и турбулентное течение. Число Рейнольдса. Лабораторные работы № 5-1 «Зависимость поверхностного натяжения водных растворов поверхностно-активных веществ от температуры» (33-58) № 5-2 «Изучение зависимости коэффициента поверхностного натяжения водных растворов поверхностно-активных веществ от концентрации» (33-59) № 5-3 (ауд. 1-330) «Измерение размеров молекул» (33-60) Вопросы к допуску: 1. Что называется коэффициентом поверхностного натяжения жидкости, единицы его измерения. 2. От чего и как зависит коэффициент поверхностного натяжения? 3. Какие вещества называются поверхностно-активными? 1. 2. 3. 4. 5. 6. 7. Вопросы к защите: Механизм возникновения поверхностного натяжения. Направление силы поверхностного натяжения. Физический смысл коэффициента поверхностного натяжения (2 формулировки). От каких параметров он зависит. Смачивание (причина возникновения). Краевой угол. Поверхностно-активные вещества. Капиллярные явления. Добавочное давление под искривленной поверхностью жидкости. Уравнение Лапласа. Вывод формулы высоты поднятия жидкости в капилляре. Почему капля малого объема принимает сферическую форму? Почему с увеличением температуры коэффициент поверхностного натяжения уменьшается? Лабораторная работа № 6-1 (ауд. 1-331) «Определение коэффициента диффузии паров воды в воздухе методом горизонтальной трубки» (332) Вопросы к допуску: 1. Диффузия и причины ее возникновения. 2. Коэффициент диффузии, его физический смысл. 3. Экспериментальное значение коэффициента диффузии для воздуха. Вопросы к защите: Понятие диффузии и причины ее возникновения. Виды диффузии. Поток массы. Плотность потока массы. Закон Фика. Физический смысл градиента. Градиент плотности и концентрации. Вывод уравнения Фика на основе молекулярно-кинетической теории газа. Коэффициент диффузии. Физический смысл коэффициента диффузии. От каких величин он зависит? 6. Вывод расчетной формулы. 1. 2. 3. 4. 5. 1. 2. 1. 2. Литература для подготовки к лабораторным работам: Основная: Курс лекций по физике. Методические пособия для выполнения лабораторных работ. Дополнительная: Савельев И. В. Курс общей физики, Т. 1. Трофимова Т.И. Курс физики // М. – Высшая школа. – 1994.